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1、 太阳能供暖毕业设计(论文） 姓 名： 系 部：新能源应用工程系 专 业：光热技术及应用 指导老师： 二零一三年十月【摘要】 随着节能设计意识的不断提升，太阳能建筑在建设资源节约型社会中发挥重要作用，其逐渐成为建筑节能设计的重要途径。鉴于此，本文结合某高层住宅供热水系统设计实例，设计时采用太阳能与各户燃气热水器辅助加热供水方式，通过节能效益分析，得出该供热水系统具有较明显的经济实用性，同时通过该实例探讨了该供热水系统在高层住宅中的应用，为同类工程提供参考借鉴。【关键词】建筑节能；太阳能；供热水系统；系统设计目 录1、 概述.32、 工程介绍.43、 设计参数.44、 计算集热面积.45、 画供
2、热系统原理图.56、 太阳能供热系统设计.77、 太阳能供暖系统结构介绍.9总结.11参考文献概述太阳能将经过3个阶段，最后成为人类的主要能源，目前已基本完成第1个发展阶段，正在迈向第2个阶段，并为向第3个阶段发展在技术和经济上积蓄力量。第1阶段是以非聚光的平板型集热器为主，包括非聚光的密排式真空管集热器。第2阶段，近年已开始，其主要标志是太阳能采暖开始被人们重视，太阳能发电开始走向较大规模的示范。第3阶段，太阳能光热转换光电转换将有更大的发展，太阳能发电将占全国总发电量的很大比重，太阳能成为主要能源之一，太阳能发电与常规能源相比，已具有技术和经济上的竞争力。 我国建筑能耗已占全国总能耗的三分
3、之一以上，已经严重制约了国民经济的发展。建筑节能意义重大，其中炊事、热水占有相当比例。面对能源危机和环境问题，国家对可再生能源的利用高度重视。在可再生能源法中，国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统。该项目采用太阳能与各户燃气热水器辅助加热供水方式，单户计量收费方式为住户提供生活热水。该项目建成后，将达到显著的节约建筑能耗、减少环境污染、保持建筑原型设计的三项完美结合效果，可对大面积住宅小区的太阳能热水工程提供很好的示范作用。一、工程介绍 例：本工程为高档公寓项目，位于深圳市某小区，项目共有高层住宅楼3栋，层高为28层，共有住宅279户。3栋住宅全部配置太阳能热水系统，每栋一套，独立运行。
4、太阳能热水系统供应范围15层到28层，保证率不小于60%，建筑总高100m,总建筑面积1200m。供热水系统方式采取集中集热、集中储热集中热水供应，每户燃气热水系统辅助。设备布置方式是，集热器布置于屋面构架上，而保温水箱布置于梯间屋顶上。二、 设计参数 2.1地点 上海:冬季供热热值标为83w/,北京：90100w/(建筑面积） 2.2 地理位置 上海:东经1205112212，北纬30403153 （南方） 北京:北纬39度54分，东经116度23分 （北方） 2.3 计算总供热负荷？ 深圳：取上海冬季供热热指标为83w/由题目可得供热负荷公式Q=q*A/1000 即 Q=1200*95w/
5、1000 =114w Q供暖设计总热负荷， KW； A供暖建筑物的建筑面积， ； q供暖建筑面积概算热指标， W/ 三、计算集热面积 Ac=86400QHf/JTcd(1-2) Ac直接系统集热器总面积， QH建筑物耗热量，w JT当地集热器采光面上的平均日太阳辐照量，J/(d) f太阳能保值率， cd基于总面积的集热器平均集热效率，（去0.55） 2管路及贮热装置热损失率，（取0.2）太阳能保证率选取表资源区划短期蓄热系统太阳能保证率季节蓄热系统太阳能保证率资源丰富区5060资源丰富区30504060资源丰富区10302040资源丰富区5101020由于地理位置 深圳属于第三类地区 即f取6
6、0 JT取800w/ Ac=86400QHf/JTcd(1-2) 解： =86400*114*60/800*0.55*0.8 =16789.091四、画供热系统原理图 该热水系统是由太阳能热水系统和补热系统两部分组成，为了更好的利用太阳能热水系统，达到节能降耗的目的，我们采用太阳能与容积式换热器共同补热的方式：在天气情况良好，日照充足的情况下，太阳能系统加热出的热水水温达到使用要求时（如40），容积式换热器补热系统不必启动，热水流经换热器送至用水点。在天气情况对理想时（如：阴晴变化），太阳能加热出的热水达不到使用的标准，则必须通过容积式换热器进行补热之后送至用水点。依此减少锅炉的耗能量，达到节
7、能目的。在长期阴雨天的情况下，太阳能热水系统加热的水温达不到设计要求时。即T4-T510（可以根据使用情况自行设定）时，太阳能系统不再通过板换对自来水进行补热，使用热水直接通过容积式换热器加热得到。（1）全玻璃真空管太阳能系统：全玻璃真空管太阳能热水系统是由：桑普全玻璃真空管太阳能集热器、太阳能水箱、循环泵、管路等组成。全玻璃真空管太阳能热水系统采用定温防水的运行方式。控制系统实现了智能化、全自动运作。还可以完成对防冻、补水、辅助加热过程的自动控制，同时具备手动加热、手动上水等控制功能。主要功能说明：（2）太阳能热水系统的循环方式：全玻璃真空管太阳能热水系统采用定温放水的运行方式。即：在集热器
8、上设置温度传感器T3。当检测到T3大于设定温度时，微电脑控制器开启循环泵，通过循环泵产生的水压将水箱中较冷的水顶入集热器中。与此同时，集热器中被加热且达到设定温度的水送入水箱。当检测到T3小于设定温度时，微电脑控制器关闭循环泵，使未达到设定温度的水在集热器中加热。等待温度达到设定值要求时，须环泵再次开启。依此往复运行将集热器吸收的太阳能置换到水箱里的水中。（3）太阳能热水系统的补水：由于系统太阳能加热循环系统与用水循环系统是相对独立的，太阳能热水系统加热出的热水作为自来水的家热源。我们采用浮球阀控制水箱水位。（4）太阳能循环回路的防冻：防冻采用微循环的防冻方式。在太能循环管路温度较低的部位设置
9、一个温度探头T2，在室内上水管路上设置另一个温度探头T1。因为室内自来水管不会结冻，当T1T24时，循环泵启动，通过循环、液体流动起到集热器与管路的防冻作用。当T1T22时防冻循环泵停止运行。依此保证循环管路及集热器在较冷的冬季不被冻坏，系统正常运行。五、 太阳能供热系统设计5.1设计依据1建筑给谁排水设计规范GB50015-20032民用建筑太阳能热水系统应用技术规范GB50364-20053太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/T 18713-20025.2设计参数1 气象参数年太阳能辐照量：水平面5179MJ/，40度倾角表面5845MJ/年平均日平均辐照量：水平面14.2MJ
10、/d，40度倾角表面16MJ/d年日照时数：2756h年平均每日日照时数：7.3h年平均环境温度：132 集热器参数全玻璃真空管集热器集热器参数型号SPQBP-1500/8类别全玻璃真空管集热器单管尺寸47 x 1500mm单管重量2kg管数56支模块尺寸3100mm2015mm160mm模块重量140kg真空管材质高硼硅3.3管材透射比0.89弯曲度0.12%涂层太阳吸收比0.96半球发射比0.065（805）吸气剂符合GB/T950588空晒性能参数185 /kw闷晒太阳曝辐量3.0MJ/ 平均热损系数0.70w/m2真空夹层内的气体压强310-2Pa耐压0.6Mpa一、 热水用量热水用水
11、量标准和用水量详见表1。日用水量为396.84m3/d，最大时用水量为57.2m3/h。生活热水用水量表 表4序号用水部位用水名称用水定额用水量备 注最大日m3/d最大时m3/hmax1行政培训综合楼办公用水10L/人.d1.210.23121人 k=1.5 ,8h计宿舍100L/人.d404.17400人 k=2.5 ,24h计淋浴60 L/人.次122200人 k=2.0 ,12h计小计53.216.42门急诊医技楼门诊急诊10L/人.次102.21000人 k=2.20 ,10h计医务人员120L/人.班47.5213.07396人次 k=2 .20,8h计小计57.5215.273病房
12、楼病人200L/床.d12011600床 k=2.20 ,24h计医护人员120L/人.班15.364.22128人次 k=2.20 ,8h计陪住人员120L/人.班50.44.62420人次 k=2.20 24h计食堂10L/人.次49.956.244995人次 k=1.5 12h计洗衣房30L/kg干衣50.49.451680kg，k=1.5 8h小计286.1135.5381+2+3总计396.8457.2二、 热媒热媒采用锅炉房提供的蒸汽（压力为0.40-0.50M Pa）加太阳能辅助加热，以达到部分解能的目的。三、 供水方式整个项目的热水供应主要以锅炉房提供的蒸汽为热媒，通过水泵房内
13、的浮动盘管换热器提供整个医院的热水需要。热水系统采用机械循环，24小时供水。太阳能系统作为锅炉供热的补充。太阳能系统产生的热水作为自来水的一次补热热源。即：太阳能加热出的热水存储在储热水箱中，当达到设定温度时（如30），储热水箱中的热水通过板式换热器对自来水承压水箱中的自来水进行一次补热。提高浮动盘管换热器补水的初始温度，达到节能目的。当温度不够时，直接由自来水承压水箱补水，太阳能补水和市政补水根据太阳能集热器水箱中水的温度进行自动控制进行切换。六、 太阳能供暖系统结构介绍 1、集热器：太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各
14、种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。 2、贮水箱：储水箱是太阳能热水器的主体，有承压式水箱和非承压式水箱之分。安装完毕的储水箱如果与外界空气不联通则称为承压式水箱；如果与外界联通则称为非承压式水箱。 太阳能热水器储水箱包括进水口和出水口储水容器，储水容器上设有接太阳能集热器上端口的循环进水口和接太阳能集热器下端口的循环出水口，循环进水口在储水容器中的管口位置高于循环出水口在储水容器中的管口位置
15、。集热器加热的水自动上升，由管口位置较高的循环水进水口进入储水器，储水器中温度较低的水自动从管口位置较低的循环水出水口流入集热器，形成水的自然对流循环，通过储水器与集热器中的水充分循环热交换而有效利用太阳能。3、辅助热源：阳能热水系统的常用辅助热源有：市政热力管网、电加热、常规燃油（燃气）锅炉、电锅炉、冷凝燃气锅炉、空气源热泵、水（地）源热泵等。 按控制模式分类有：手动控制、全日自动控制、定时控制，目前系统设计中应用最广的是全日自动控制。 为了保证生活热水的供应质量，辅助热源应该按照热水供应系统的负荷选取4、管路：太阳能与用户连接的通道，如果出现问题，就会水漫金山或水灌满营，后果不堪设想。太阳
16、能用的水管为胶联管，一般用一看二握三上火的方法来验证。一看：管壁厚度均匀颜色纯正；二握：用水管30公分180度对握几次，次的水管对握处发白，好的水管对握处发亮；三上火：用水管50公分在燃气灶上转圈烧中间，当把水管烧有透明状时，双手反方向转数圈，松手能复原，双手用力外拔中间，开口越圆越齐、断开声越大质量越好。5、供热末端：太阳能系统效率与集热器种类和工质的工作温度密切相关，太阳能供热采暖系统的散热部件按以下原则选用：1. 太阳能供热采暖系统应优先选用低温辐射供暖系统。2. 水-空气处理设备和散热器系统宜使用在60-80工作温度下效率较高的太阳能集热器，如高效平板太阳能集热器或热管真空管太阳能集热
17、器。该系统适合夏热冬冷或温和地区。3. 热风采暖系统适宜低层建筑或局部场所需要供暖的场合。6、 运行控制：1.设置键：用来设置电加热的温度上限和加水的水位上限； 2.加水水位键：加水或终止加水；进入设置后用来设置水位上限的值；设置定时加水或取消定时加水； 3.加温水温键：加热或终止加热；进入设置后用来设置温度上限的值；设定定时加热或取消定时加热； 4.管道保温键：启动关闭管道保温；或“管道循环键”：启动关闭管道循环； 5.温控开关键：手动关闭或开启温控上水功能。 7、防冻措施：1、常用防冻：在冬季晴天正常使用时，当气温低于0时，每天最好少量、多次使用热水器里的水。尤其在睡觉前和起床后，放少量水
18、以使管道内的水流动，依靠水温来增加管道温度。气温越低越要多放水，以防水管冻堵。 2、滴水防冻：平时留心天气预报，当气温降到-7以下时，晚上用完热水后，将水箱上满水。此后在喷头或水龙头下接一水盆，把热水阀松开一点，使其慢慢滴水，以保持管道内水的流动，一般一晚上一盆水的流量可避免管道冻堵。 3、放空防冻：如果管道在安装时没有反坡的话，用完水后，可将热水器放空，并保持放水阀常开，这样就不会使管道冻堵了。 4、冻堵咋办：气温回升后一般即可自动疏通，但多次冻堵容易使管道冻裂 总结：本文结合某高层住宅供热水系统设计实例，设计时采用太阳能与各户燃气热水器辅助加热供水方式，通过节能效益分析，得出该供热水系统具
19、有较明显的经济实用性，同时通过该实例探讨了该供热水系统在高层住宅中的应用，为同类工程提供参考借鉴。太阳能供暖系统结构简单，运行可靠，热流密度较低，即工质的温度也较低，安全可靠，具有承压能力强、吸热面积大等特点，是太阳能与建筑一体化最佳选择供暖选择之一。其应用范围为：企业、事业单位、工厂、院校、宾馆酒店、医院、社区、游泳池（包括机关等集体单位和家庭）等阳光资源良好且需供暖的区域。 参考文献【1】张春阳 * 太阳能热利用技术 * 浙江科学技术出版社【2】吴振一、窦建清 * 全玻璃真空太阳集热管热水器及热水系统 * 清华大学出版社【3】贾英洲 * 太阳能供暖系统设计与安装 * 人民邮政出版社 【4】yxy87972537 * 太阳能供热系统设计说明 * 百度文库
